Question

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上一般采用下列反应合成甲醇：CO (g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)；该反应的平衡常数表达式为                    。

（2）某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密闭容器中，充分反应，5min时达到平衡，测得 c(CH₃OH)＝0．8 mol·L^－1，则H₂的化学反应速率为         ，CO的转化率为___________。

（3）下列叙述中，能说明反应已达到化学平衡状态的是_______（填序号字母）。

A. 容器内CO、H₂、CH₃OH的浓度之比为1∶2∶1

B．v(CO) _(正)：v(H₂) _(逆) ＝1:2

C．容器内压强保持不变

D．混合气体的平均分子量保持不变

（4）已知在常温常压下：

①2CH₃OH(l)＋3O₂(g)===2CO₂(g)＋4H₂O(l)  ΔH₁＝－1452.8 kJ·mol^－

②2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)  ΔH₂＝－566.0 kJ·mol^－1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                 .

（5）某同学依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置：工作一段时间后，测得溶液的pH将        填“升高”、“降低”、“不变”)，该燃料电池负极反应的离子方程式为：                         。

Answer

（1）（2）0.32mol/(L·min)；80%

（3）BCD （4）CH3OH(l)+O2(g)=2H2O(l)+CO(g) △H=－443.4 kJ/mol（3分）

（5）降低（1分） CH3OH-6e-+8OH-=CO32- +6H2O（3分）

【解析】

试题分析：（1）根据方程式CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)可知该反应的平衡常数表达式为。

（2）5min时达到平衡，测得 c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则根据方程式可知消耗CO是0.8mol/L，所以平衡时剩余一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，一氧化碳的转化率=(2−0.4)mol/2mol×100%＝80%；消耗氢气是1.6mol/L，所以氢气的平均反应速率是1.6mol/L÷5min＝0.32mol/(L·min)；

（3）A. 容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1∶2∶1不能说明正逆反应速率相等，不一定处于平衡状态，A错误；B．v(CO) (正)：v(H2) (逆)＝1:2表示正逆反应速率相等，反应处于平衡状态，B正确；C．正反应体积减小，容器内压强保持不变说明反应处于平衡状态，C正确；D．混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以混合气体的平均分子量保持不变说明反应达到平衡状态，D正确，答案选BCD。

（2）已知：①2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH1＝－1452.8 kJ·mol－

②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1

根据盖斯定律，将已知反应（①-②）÷2即得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=2H2O(l)+CO(g) △H=－443.4 kJ/mol；

（5）负极据此失去电子，转化为碳酸钾，所以pH降低，负极电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-＝CO32- +6H2O。

考点：考查化学平衡常数、化学平衡计算、盖斯定律的应用以及电化学应用等